一 近代以前的力学

1.冲力理论

按照亚里士多德的运动理论，每个物体都有自己的固有位置，离开固有位置的物体，只要不受阻碍，都要做返回固有位置的运动，这叫物体的自然运动。除自然运动之外的物体运动统统是强制运动。强制运动只有在外力不断地作用时才产生，作用停止，运动也立即终止。

亚里士多德是一个面对自然的坦率观察者，上述论述显然来自经验，譬如车夫拉车的经验、划船的经验等。但是，亚里士多德的运动论在对抛射体进行解释时产生了矛盾。

一个被抛射出去的石头或铁饼怎么能在空气中飞行呢？亚里士多德认为，抛射物体的手或机械，使与被抛射物体接触的媒质(空气)层也运动起来，而且能把动能传给它。接着这个媒质层对下一个媒质层反复进行同样的作用，一层一层的媒质便推动了抛射体。而在其他地方，亚里士多德主张媒质阻碍运动。

这一矛盾早就为人们所注意。6世纪的哲学家菲洛普努斯(Philoponus)就拒绝亚里士多德对抛射运动的解释。他认为空气阻碍物体运动而不是促进物体运动。抛射体之所以能飞行，是因为投掷的人或机械把某种非物质的动力传给了物体本身，也就是说，把强制运动的作用转移到物体内部。

这种想法后来被法国巴黎的唯名论者加以采纳和发展。其中心人物巴黎大学的让·布里丹(Jean Buridan，1300前一1358后)提出使动者把冲力(im-petus)嵌入受动物体的理论：冲力的方向和物体的运动方向相同，使动者停止作用后，使抛射体继续运动的就是这种冲力。由于空气的阻力和重力的作用，冲力不断减弱，抛射体的运动也不断减慢。当冲力耗尽，重力出于支配地位，抛射体便开始向固有位置运动。物体包含的物质的量越大，对冲力的容量也越大。

冲力是经院哲学框架内的东西，以近代力学的概念来衡量，它不过是各种概念的混乱的掺和而已。但是人们一直在对它进行修正，长期以来成为人们论述运动的基准。伽利略早期就是一个冲力论者。

摆脱和超越冲力理论，到达近代力学的过程中，对天体运动的考察起到了极为重要的作用。其一是开普勒的工作，其二是为地动说奠定力学根据的伽利略的工作。

2.开普勒的天体力学思想

第六章“开普勒的行星运动定律”一节提到开普勒推导出行星运动第二定律时，引入了天体引力的思想。按照亚里士多德的观点，天体所作的匀速圆周运动是天体的自然运动，因此没有必要为天体的运动寻找物理原因。但是开普勒认为天文学理论不应该仅仅是说明、解释所观测到的现象的一套数学方法，它同样也必须建立在合理的物理学原理之上。行星运动的规律应该可从导致行星运动的原因中导出。

基于这样的考虑，开普勒率先考察起行星绕日运动的物理原因。受到吉尔伯特磁学理论的启发，开普勒认为行星受到磁力的推动而运动。他把太阳看成一块大磁铁，行星是些小磁铁。太阳发出磁力并本身旋转，由此推动行星。这种力的大小与到太阳距离成反比。

在这里，一方面，开普勒抛弃了亚里士多德的建立在“固有位置”基础上的运动理论；另一方面，开普勒只是把地上的亚里士多德力学推广到了天上。行星的速度和所受力都与到太阳的距离成反比，完全符合运动速度与所受力成正比的亚里士多德运动学规律。在亚里士多德的物理学中，天上和地下的物体遵循不同的物理规律。但开普勒确信自然的一致性，因此他把地上的力学推广到了天上。

3.斯蒂文链